《氢燃料电池将驱动新泽西州的清洁车辆发展》

  • 来源专题:可再生能源
  • 编译者: pengh
  • 发布时间:2019-10-08
  • 在清理新泽西州的污染空气和减少车辆产生的温室气体排放时,大部分注意力都集中在电动插电式汽车以及使用压缩天然气的大型卡车和公共汽车上。

    然而,并不是所有的注意都针对使用氢运行的燃料电池电动汽车,其唯一的排放物是水蒸气,这还不包括经常用于生产氢的天然气。

    但是位于默里山(Murray Hill)的公司Linde North America正在与美国能源部建立私人/公共合作伙伴关系,以推进氢燃料基础设施的建设,为全国范围内的消费者提供更清洁的运输选择。

    这不是一个小任务。

    像其他将使用传统汽油的车辆转换为污染较小的燃料的努力一样,该策略充满了未解决的问题。其中包括需要多少个加油站来说服消费者购买燃料电池电动汽车?谁来支付基础设施费用?过渡能多快进行?

    “这还需要一段时间,’非清洁能源促进替代燃料的非营利组织清洁城市联盟(Clean Cities Coalition)的创始人兼董事长查克·费恩伯格(Chuck Feinberg)说。 “坦率地说,车辆还不存在,需求还不存在。’

    新泽西州没有加氢站。相比之下,至少有27个压缩天然气加气站和100多个可公开获得的插电式电动汽车站,与数千个常规加油站相比,这些数量很少。

    尽管如此,这个问题对新泽西州还是至关重要的,因为运输业贡献了大部分的温室气体排放。根据环保主义者的说法,除非该州能够大幅减少这些排放,否则它将远未达到其到2050年将温室气体污染比2006年的水平减少80%的宏伟目标。

    对于费恩伯格来说,燃料电池电动汽车为该州提供了巨大的机会。

    他说:“从排气管的角度来看,它们很棒。”他补充说,许多汽车制造商计划在未来几年内推出由燃料电池驱动的新车,包括丰田,本田和通用汽车。

    林德北美公司总裁Pat Murphy对公司与联邦机构的合作伙伴关系充满热情。

    墨菲在新闻稿中说:“我们相信,由能源部领导的,旨在建立志趣相投的公共/私人实体财团的努力,将加速燃料电池汽车和基础设施的发展,以扩大其在美国的使用范围。” 。

    到目前为止,进展喜忧参半。与其他大多数涉及替代燃料的地区一样,加利福尼亚州也处于领先地位,尽管步伐不超过蜗牛。它有10个公开可用的氢燃料站,目标是在未来十年内再增加100个。

    到目前为止,进展喜忧参半。与其他大多数涉及替代燃料的地区一样,加利福尼亚州也处于领先地位,尽管步伐不超过蜗牛。它有10个公开可用的氢燃料站,目标是在未来十年内再增加100个。

    林德在世界各地已装备了80多个加氢站,为大小项目提供氢气。在美国,它的努力包括为各种车辆提供动力,从叉车到汽车和公共汽车。

    “我们面临的最大挑战是如何使人们靠近那些车站。”林德北美公司政府事务主管麦克·麦克高恩说。他说,为了使加氢站更经济,像林德这样的公司需要确保有足够的驾驶人来还清投资。

    这种动态将在很大程度上取决于燃料电池电动汽车的经济性。麦克高万说:“我们希望证明加氢站可以与常规加氢站相提并论。”

    与电动插电式汽车最多需要十分钟才能充电(40英里范围)不同,在最先进的加油站,加氢仅需要三到四分钟,续航里程最多根据麦高恩(McGowan)的说法,达到300英里

    并非每个人都同样信服。芬伯格说:“要实现这一目标,需要实现技术的飞跃。’

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  • 《DOE发布氢能计划发展规划提出研发重点及发展目标》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2021-03-28
    • 2020年11月12日,美国能源部(DOE)发布《氢能计划发展规划》,提出了未来十年及更长时期氢能研究、开发和示范的总体战略框架。该方案更新了DOE早在2002年发布的《国家氢能路线图》以及2004年启动的“氢能计划”提出的战略规划,综合考虑了DOE多个办公室先后发布的氢能相关计划文件,如化石燃料办公室的氢能战略、能效和可再生能源办公室的氢能和燃料电池技术多年期研发计划、核能办公室的氢能相关计划、科学办公室的《氢经济基础研究需求》报告等,明确了氢能发展的核心技术领域、需求和挑战以及研发重点,并提出了氢能计划的主要技术经济指标。关键内容如下: 一、“氢能计划”使命及目标 DOE“氢能计划”使命为:研究、开发和验证氢能转化相关技术(包括燃料电池和燃气轮机),并解决机构和市场壁垒,最终实现跨应用领域的广泛部署。该计划将利用多样化的国内资源开发氢能,以确保丰富、可靠且可负担的清洁能源供应。 “氢能计划”设定了氢能发展到2030年的技术和经济指标,主要包括:①电解槽成本降至300美元/千瓦,运行寿命达到80 000小时,系统转换效率达到65%,工业和电力部门用氢价格降至1美元/千克,交通部门用氢价格降至2美元/千克;②早期市场中交通部门氢气输配成本降至5美元/千克,最终扩大的高价值产品市场中氢气输配成本降至2美元/千克;③车载储氢系统成本在能量密度2.2千瓦时/千克、1.7千瓦时/升下达到8美元/千瓦时,便携式燃料电池电源系统储氢成本在能量密度1千瓦时/千克、1.3千瓦时/升下达到0.5美元/千瓦时,储氢罐用高强度碳纤维成本达到13美元/千克;④用于长途重型卡车的质子交换膜燃料电池系统成本降至80美元/千瓦,运行寿命达到25 000小时,用于固定式发电的固体氧化物燃料电池系统成本降至900美元/千瓦,运行寿命达到40 000小时。 二、氢能系统的技术需求及挑战 1、制氢。该领域的技术需求和挑战为:①开发成本更低、效率更高、更耐用的电解槽;②重整、气化和热解制氢技术的先进设计;③开发利用可再生能源、化石能源和核能的创新制氢技术,包括混合制氢系统以及原料灵活的方法;④开发从水、化石燃料、生物质和废弃物中生产氢气的高效低成本技术;⑤开发低成本和环境友好的碳捕集、利用和封存(CCUS)技术。 2、输运氢。该领域的技术需求和挑战为:①开发成本更低、更可靠的氢气分配和输送系统;②开发氢气分配的先进技术和概念,包括液化和化学氢载体;③氢气输运的通行权和许可,以及降低部署输运氢基础设施的投资风险。 3、储氢。该领域的技术需求和挑战为:①开发低成本储氢系统;②开发更高储氢容量、重量和体积更小的储氢介质;③开发大规模储氢设施,包括现场大量应急供应和地质储氢;④优化储氢策略,将氢气存储设施布置于最终用途附近,以满足吞吐量和动态响应要求,并降低投资成本。 4、氢转化。该领域的技术开发需求和挑战为:①开发可大规模生产的低成本、更耐用、更可靠的燃料电池;②开发以高浓度氢气或纯氢为燃料的涡轮机;③开发和示范大规模混合系统。 5、终端应用和综合能源系统。该领域的技术需求和挑战为:①系统集成、测试和验证,以识别和解决各应用的特有挑战;②终端应用的示范,包括钢铁制造、氨生产以及利用氢气和二氧化碳生产合成燃料的技术;③示范电网集成以验证氢用于储能和电网服务。 6、制造和供应链。该领域的技术需求和挑战为:①标准化制造流程、质量控制和优化制造设计;②增材制造和自动化制造工艺;③可回收和减少废物的设计。 7、安全、规范和标准。该领域的技术需求和挑战为:①适用、统一的规范和标准,用于所有终端应用,包括燃烧(如涡轮机)以及燃料电池(如卡车、船舶和铁路等需大规模加注氢气的重型应用);②改进安全信息、分享最佳做法和经验教训。 8、教育和专业人员。该领域的技术需求和挑战为:①针对不同利益相关方的教育资源和培训计划,包括应急响应人员、标准规范人员和技术人员(例如,氢及相关技术的操作、维护和处理);②获得关于氢能相关技术的准确、客观信息。 三、近、中、长期技术开发选项 DOE基于近年来氢能关键技术的成熟度和预期需求,提出了近、中、长期的技术开发选项,具体包括: 1、近期。①制氢:配备CCUS的煤炭、生物质和废弃物气化制氢技术;先进的化石燃料和生物质重整/转化技术;电解制氢技术(低温、高温)。②输运氢:现场制氢配送;气氢长管拖车;液氢槽车。③储氢:高压气态储氢;低温液态储氢。④氢转化:燃气轮机;燃料电池。⑤氢应用:氢制燃料;航空;便携式电源。 2、中期。①输运氢:化学氢载体。②储氢:地质储氢(如洞穴、枯竭油气藏)。③氢转化:先进燃烧;下一代燃料电池。④氢应用:注入天然气管道;分布式固定电源;交通运输;分布式燃料电池热电联产;工业和化学过程;国防、安全和后勤应用。 3、长期。①制氢:先进生物/微生物制氢;先进热/光电化学水解制氢。②输运氢:大规模管道运输和配送。③储氢:基于材料的储氢技术。④氢转化:燃料电池与燃烧混合系统;可逆燃料电池。⑤氢应用:公用事业系统;综合能源系统。 四、关键技术领域研发及示范重点 1、制氢 该领域的研发和示范重点事项包括:①开发减少铂系金属含量的新型催化剂和电催化剂;②开发分布式和大容量电力系统的模块式气化和电解系统;③开发低成本、耐用的膜和分离材料;④开发新型、耐用、低成本的热化学和光电化学材料;⑤加速应力试验并探索退化机制以提高耐久性;⑥降低自热重整等重整技术的资金成本;⑦改进辅助系统(BOP)组件和子系统,如电力电子、净化和热气体净化;⑧通过组件设计和材料集成实现大规模生产和制造;⑨包括电力和氢的多联产可逆燃料电池系统;⑩系统设计、混合和优化,包括过程强化。 2、输运氢 该领域的研发和示范重点事项包括:①材料在高压或低温下与氢的相容性;②氢液化的创新技术;③用于氢气储存、运输和释放的载体材料和催化剂;④用于氢气低成本分配的创新组件(如压缩机、储氢罐、加氢机、喷嘴等)。 3、储氢 该领域的研发和示范重点事项包括:①降低材料、组件和系统成本;②开发用于高压罐的低成本高强度碳纤维;③开发与氢气相容的耐久、安全性好的材料;④低温液态储氢和冷/低温压缩储氢的研究、开发和示范;⑤发现和优化储氢材料,以满足重量、体积、动力学和其他性能要求;⑥利用化学氢载体优化储氢效率;⑦以化学载体形式储氢用于氢燃气轮机;⑧地质储氢的识别、评估和论证;⑨氢和氢载体出口的系统分析;⑩研究可广泛部署的储氢技术和终端用途的优化目标;研发用于安全、高效和稳定储氢的传感器和其他技术。 4、氢转化 (1)氢燃烧方面,重点关注如下事项:①在简单循环和组合循环中实现燃料中更高的氢浓度(最高达100%);②研究燃烧行为并优化低NOx燃烧的组件设计;③应用和开发先进计算流体动力学;④开发先进的燃烧室制造技术;⑤开发新材料、涂层和冷却方案;⑥优化转换效率;⑦提高耐用性和寿命,降低成本,包括运维成本;⑧开发系统优化和控制方案;⑨评估和缓解水分对传热和陶瓷退化的影响;⑩开发和测试氢燃烧改装组件;实现碳中性燃料(氨气、乙醇蒸汽)的燃烧。 (2)质子交换膜燃料电池方面,重点关注如下事项:①通过材料研发,降低铂族金属催化剂的负载量;②开发耐高温、低成本、耐用膜材料;③改进组件设计和材料集成,以优化可制造和可扩展的膜电极组件的电极结构;④开发自供燃料的燃料电池所用碳中性燃料的内部重整技术;⑤加速压力测试,探索老化机理以及缓解方法;⑥改进BOP组件,包括压缩机和电力电子设备;⑦开发适用于多种重型车辆的标准化、模块化堆栈和系统;⑧改进混合和优化系统的设计。 (3)固体氧化物燃料电池方面,重点关注如下事项:①研发材料以降低成本并解决高温运行相关问题;②管理燃料电池电堆中的热量和气体流量;③解决堆栈和BOP系统的集成、控制和优化,以实现负荷跟踪和模块化应用;④改进BOP组件,包括压缩机和电力电子设备;⑤开发标准化、模块化堆栈;⑥进一步研究杂质对材料和性能的影响;⑦系统设计、混合和优化,包括可逆燃料电池。 5、终端应用 该领域的研发和示范重点事项包括:①为氢能的特定用途制定严格的目标;②解决各终端应用中的材料兼容性问题;③降低成本,提高工业规模电解槽、燃料电池系统、燃气轮机和发动机以及混合动力系统的耐用性和效率;④组件和系统级的集成和优化,包括BOP系统和组件;⑤集成系统的优化控制,包括网络安全;⑥制造和规模扩大,包括过程强化;⑦协调规范和标准,包括氢气加注协议;⑧开发新的氢能应用的容量扩展模型,以确定其经济性。
  • 《NREL从丰田获得燃料电池混合动力汽车,以支持氢基础设施、生产和车辆性能研究》

    • 来源专题:可再生能源
    • 编译者:pengh
    • 发布时间:2017-09-24
    • 2013年1月28日, 美国能源部(DOE)国家可再生能源实验室(NREL)最近通过一项为期两年的合作研究和开发协议,从丰田获得了四种燃料电池混合动力汽车(fchv - of)。这些车辆将帮助NREL加强其与氢燃料基础设施、可再生氢生产和车辆性能相关的研究。 “我们正在研究整个系统,从可再生氢生产和车辆燃料设备到驱动模式和行为对车辆性能的影响,”NREL实验室的燃料电池和氢技术实验室项目经理Keith Wipke说。“因为在两年贷款结束的时候,车辆将会是四五岁,我们也可以观察到延长的耐用性和可靠性,这对他们的商业成功至关重要。” 这些车辆代表了今天汽车公司提出的许多燃料电池混合设计。丰田计划在2015年向美国商业市场推出一款燃料电池混合动力轿车。 NREL将在各种活动上展示这些车辆,以教育公众了解先进的车辆技术,并为评估消费者的接受和对这些车辆的兴趣提供反馈。 基于丰田Highlander中型suv平台,FCHV-adv有一个轻量级的高压氢气燃料电池系统坦克,一个电动马达,镍金属氢化物电池、电控单元,决定了权力的分割权力从电池或燃料电池堆栈。当燃料电池开始使用时,氢被送入燃料电池堆中,与空气中的氧气结合在一起。这种化学反应产生的电能用来给电动机供电,给电池充电。 除了高燃油经济性(据2009年的估计68.3英里/ kg的公路燃油经济性,并在对丰田fchv - advpdf报告的范围评估中记录在案),这些车辆排放的尾气中没有有害的尾气排放——水汽是唯一的副产品。 多亏了风力发电项目(wind - to -氢Project),利用风力涡轮机和光伏阵列,将水分解成氢气和氧气,利用风力涡轮机和光伏阵列,向NREL贷款的车辆都使用了风能和太阳能发电的可再生氢燃料。位于NREL国家风能技术中心的风能项目由能源部能源办公室和可再生能源公司的燃料电池技术项目资助。 NREL正在举办一场针对学生设计图形贴纸的竞赛,以供车辆使用。在丹佛地铁地区的一所大学,社区学院或技术学校的学生们被邀请参加。选择三个设计将基于遵守设计规范和主题描述在竞赛网页www.nrel.gov /氢/ design_contest.html。 NREL是美国能源部可再生能源和能源效率研究与发展的主要国家实验室。NREL是由可持续能源联盟(Alliance for Sustainable Energy,LLC)运营的。